6月22日，今年第7号台风“米克拉”由台风加强至强台风，逐渐向我国台湾岛东南洋面靠近。据中国气象局预测，今年主汛期（6—8月）将有7至9个台风登陆或影响我国沿海。

台风研究不仅要关注近地面风，0—2公里低空风场垂直结构对低空飞行安全、工程抗风设计与台风风险评估更为关键。中国气象局上海台风研究所（以下简称上海台风所）依托全国风廓线雷达网络，分析2020—2024年45个台风的两万余组高精度数据，厘清台风低空风廓线的典型形态与分布规律。

低空经济领域中，无人机、电动垂直起降飞行器等主要运行于0—2公里的低空空域，飞行安全高度依赖于精准的垂直风场数据。

上海台风所最新研究成果基于海量实测数据，建立了分类型、分区域的风廓线参数体系，为低空航线规划、飞行风险预警、飞行器能耗优化提供了硬核数据支撑。可为沿海高层建筑、海上风电、桥梁工程抗风设计等提供贴合我国本土台风实况的精准参数，助力台风灾害前置风险研判与精准预警。

目前，研究团队已将全部拟合参数数据公开。

台风低空风廓线的四种典型形态

风速随高度变化的曲线，在气象学中称为风廓线。研究团队采用无监督聚类算法，将海量台风风廓线数据划分为四种类型。

第一种为“单调递增型”，即风速随高度持续增加。该类型占全部样本的40.06%，是出现频率最高的形态。它主要分布在距台风中心100—200公里的外核区域，反映出边界层中风切变主导的特征。

第二种为“近均匀型”，风速从低空到高空变化不大，剖面形态平坦。该类型占比为17.41%，主要出现在距台风中心100公里以内的内核区域。其成因在于台风眼墙和内侧雨带中存在强烈的垂直混合，使动量在垂直方向上趋于均匀。

第三种为“急流型”，风速随高度先增大后减小，在约600—800米高度形成一个明显的低空风速极大值。该类型占比为8.71%。值得关注的是，此前基于大西洋飓风的海上观测认为急流型风速峰值高度约500米，而本研究在中国陆上台风中观测到风速峰值的高度更高，意味着不同海—陆下垫面性质可能存在差异。急流型风廓线在特定高度存在显著的风速“高值层”，对低空飞行器的影响尤为突出。

第四类为“其他形态”，样本占比33.82%。这类廓线形态不规则、波动剧烈，主要受强降水、小型对流涡旋或非平稳湍流等短时扰动影响，难以用常规数学模型描述。

台风右后象限为大风集中区

为描述台风周围风场差异，研究引入“象限”概念：以台风中心为原点，沿台风移动方向及其垂直方向将平面划分为四个区域。顺着移动方向为“前”，逆着为“后”；面朝移动方向时右侧为“右”，左侧为“左”。由此得到右前、右后、左前、左后四个象限。

统计分析表明，四种类型出现频率均在台风移动方向的右后象限最高，在左前象限最低。

以单调递增型为例，40.8%的样本出现在右后象限，而左前象限仅占13.8%。这一现象源于北半球台风自身逆时针旋转的气流与整体移动气流的叠加——在右后象限，两者方向一致，风速增强、垂直风切变加大；在左前象限，两者方向相反，相互削弱。这也解释了为何台风右后象限历来是风灾最重的区域。

进一步看径向分布，单调递增型的高密度区位于距台风中心100—200公里的外核区域，近均匀型与急流型则高度集中在距中心100公里以内的内核区域。

对于极端大风（100米高度风速≥32.7米/秒，即12级及以上），其样本几乎全部位于台风中心右后象限200公里以内的沿海地区。其中，广东省沿海地区是极端大风记录最为频繁的区域，且多伴随西行或西北行台风。

研究还发现，单调递增型和急流型更多出现在强度较高、最大风速半径较小的强台风中；而近均匀型则常见于强度偏弱、风圈半径较大的台风系统。这意味着台风的强度与结构特征对其低空风廓线形态具有重要调控作用。

现有风廓线模型如何选用？

风廓线模型是一种数学公式，用于根据已知高度的风速推算其他高度的风速，是工程抗风和飞行评估中的基础工具。研究团队对四种主流模型——幂指数律、对数律、Vickery模型和Snaiki·Wu模型——在不同风廓线类型上的拟合精度进行了系统评估。

结果显示：对于单调递增型，幂指数律与对数律均表现良好，但对于近均匀型，两种传统模型均表现一般，但幂指数律略优于对数律；对于急流型，Vickery模型在各个径向距离上均显著优于Snaiki·Wu模型。对此，研究团队认为，台风风廓线建模不能采用单一模型通用所有场景，而应根据风廓线形态、与台风中心的相对位置以及下垫面类型进行差异化选择。

研究进一步给出了不同条件下模型的推荐参数值。以幂指数律中的指数α为例（α越大表示风速随高度增长越快），单调递增型的α值分布在0.04至0.56之间，其最大值远高于我国《建筑结构荷载规范》中D类地形推荐的0.30。这意味着在台风影响下，风速随高度的实际增长速率显著超过规范取值，若照搬规范进行高层建筑或风机设计，可能存在安全隐患。

本成果依托海量本土实测数据，补齐了我国台风低空风场系统性研究的短板，兼具重要的科研价值与工程应用前景。

（作者：于桐 责任编辑：张林）

来源中国气象报社